ZnO基紫外探测器的制备及其结构的优化

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ZnO薄膜是一种直接宽带隙的半导体材料(室温下禁带宽度约为3.37 eV),具有环保、分布广泛、抗辐射能力强等优点。通过在薄膜中掺入Mg元素,MgZnO薄膜的禁带宽度可在3.3 eV-7.8 eV范围内调节。ZnO基薄膜材料的相关研究及其器件性能的优化受到了人们的广泛关注。本论文主要阐述ZnO基薄膜生长,ZnO基紫外光电探测器的制备,并从提升器件性能的角度出发,生长高质量的ZnO基薄膜和优化紫外探测器结构。主要研究工作如下:(1)利用射频磁控溅射设备在石英衬底(Si O2)上制备了高质量的ZnO基薄膜,研究了薄膜的结晶性和光学性能,在此基础上制备了金属-半导体-金属(MSM)结构的ZnO基紫外探测器,对器件的性能进行了测量和研究。(2)利用管式炉对MSM结构的Mg0.2Zn0.8O紫外探测器进行退火,通过X射线衍射、紫外/可见吸收和透射光谱、响应度光谱和I-V曲线等测量手段对样品进行了性能表征。结果分析表明700°C可显著提高Mg0.2Zn0.8O紫外探测器的响应度。(3)利用射频磁控溅射制备双层薄膜结构的紫外探测器,这种薄膜结构完善了基础物理理论,并实现了响应度峰值的可控移动。(4)为了克服MSM结构的较低响应度和较高暗电流的缺陷,设计并制备了“三明治”结构的ZnO紫外探测器,实现了降低暗电流的同时,响应度增加了六十倍左右。
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